Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Сущность изобретения: при снижении интенсивности доменной плавки степень уравновешенности шихты газовым потоком в верхней части печи осуществляют при постоянном заданном уровне путем последовательного уменьшения неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу печи изменением режима загрузки, сокращения поступления в печь кислорода с дутьем, уменьшением расхода дутья и концентрации в нем кислорода, снижения давления газа на колошнике, причем на каждый 1% требуемого снижения интенсивности плавки по дутью неравномерность распределения рудной нагрузки по радиусу печи уменьшают на 1,7 - 1,9% , концентрацию кислорода в дутье уменьшают на 0,6% , а давление газа на колошнике снижают до уровня, определяемого по формуле: , ата; где - соответственно исходный расход дутья и в данный момент времени, м3/мин; ω, ωʹ - соответственно исходная доля кислорода в дутье и в данный момент времени, % ; - соответственно исходная доля азота в колошниковом газе и в данный момент времени, % ; - соответственно исходные плотность газа и насыпная масса шихты и в данный момент времени, кг/м3; - исходные давление (ата) и температура колошникового газа и в данный момент времени, С. При этом расход вдуваемого природного газа сокращают, обеспечивая снижение теоретической температуры горения до уровня, определяемого по формуле: , С, где - исходное давление дутья и в данный момент времени, соответственно, ата; tг - исходная теоретическая температура горения, С. 1 з. п. ф-лы, 1 ил. , 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006502
Класс(ы) патента: C21B5/00
Номер заявки: 5020080/02
Дата подачи заявки: 30.07.1991
Дата публикации: 30.01.1994
Заявитель(и): Череповецкий металлургический комбинат им.50-летия СССР
Автор(ы): Сысоев Н.П.; Юсфин Ю.С.; Курунов И.Ф.; Улахович В.А.; Котов А.П.; Икконен А.К.; Логинов В.Н.
Патентообладатель(и): Череповецкий металлургический комбинат им.50-летия СССР
Описание изобретения: Изобретение относится к черной металлургии, в частности к доменному производству, и может быть использовано для регулирования хода доменной плавки.
Известен способ регулирования доменной плавки по частным перепадам статического давления газа, в котором отклонение перепадов давления от заданных значений устраняется регулированием параметров дутья и шихты. При этом регулирующие воздействия принимаются уже при наличии нарушений в распределении шихты и газов в печи. Кроме того, изменение параметров шихты и газов при регулировании приводит к неустойчивости газового потока в переходный период и нестационарности всего процесса и, вследствие этого, к перерасходу кокса и снижению производительности.
Известен также способ регулирования хода доменной плавки, включающий изменение режима загрузки и поддержания общего перепада давления газа в печи, поэтапным изменением расхода дутья и концентрации в нем кислорода. Недостатками его являются использование в качестве импульса для регулирования общего перепада давления газа, который не может всегда однозначно характеризовать состояние газодинамического режима в лимитирующих зонах, что существенно снижает эффективность регулирования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ ведения доменной плавки, заключающийся в том, что при варьировании расхода дутья и содержании в нем кислорода изменяют давление колошникового газа, исходя из условия обеспечения его количества на уровне 48-50 м3/мин.
Недостатками его являются, во-первых, использование в качестве импульса для регулирования среднестатического количества образующегося в единицу времени колошникового газа (при нормальных условиях); во-вторых, не учтены температура колошникового газа, количество газа (точнее его скорость) - главный фактор, определяющий значение перепада давления газа, но далеко не единственный. Изменения температуры газов в шихте, рудной нагрузки, газопроницаемости шихтовых материалов и их распределения существенно изменят величину перепада давления ( Δ Р), несмотря на постоянство выхода колошникового газа в единицу времени (с учетом его давления). Это может вызвать ухудшение газораспределения, причем как при увеличении Δ Р, а в последнем случае еще и нарушение ровности схода шихты со всеми вытекающими отсюда отрицательными последствиями. По этим причинам достижение цели изобретения - снижение расхода кокса и повышение производительности за счет стабилизации газораспределения представляется проблематичным.
Целью изобретения является уменьшение удельного расхода кокса и увеличение срока службы кладки печи за счет улучшения использования газа и стабилизации газораспределения.
Цель достигается тем, что в известном способе регулирования хода доменной плавки, включающем контроль и регулирование распределения рудной нагрузки по радиусу печи, параметров дутья и колошникового газа, снижение интенсивности осуществляют, сохраняя на постоянном заданном уровне степень уравновешивания шихты газовым потоком в верхней части печи, путем последовательного уменьшения неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу печи изменением режима загрузки, сокращения поступления в печь кислорода с дутьем уменьшением расхода дутья и концентрации в нем кислорода, снижения давления газа на колошнике, причем на каждый 1% требуемого снижения интенсивности плавки по дутью неравномерность распределения рудной нагрузки по радиусу уменьшают на 1,7-1,9% , концентрацию кислорода в дутье сокращают на 0,6% , а давление газа на колошнике снижают до уровня, определяемого по формуле:
1N)] 1,89·(г)·(γш/
где Qд - расход дутья, м3/мин;
ω - доля кислорода в дутье;
N2 - доля азота в колошниковом газе;
γ г, γ ш - плотность газа и насыпная масса, кг/т;
Рк, tк - давление (ата) и температура колошникового газа, (оС).
Параметры без и со штрихом относятся соответственно к обычной и пониженной интенсивностям плавки.
Кроме того, с целью сохранения стабильности теплового состояния и качества чугуна, при снижении интенсивности плавки расход вдуваемого природного газа сокращают исходя из снижения теоретической температуры горения до уровня, определяемого по формуле tlт= tт. (Рlд/Pд),
где Рд - давление дутья, ата;
tт - теоретическая температура горения, оС.
Требуемую величину снижения неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу печи получили математическим моделированием, исходя из условия сохранения удельных тепловых потерь через стенку на неизменном уровне (чертеж и табл. 1).
На чертеже изображен график распределения рудной нагрузки.
При пониженных расходах дутья в периодах 2 и 3 подбирали соответствующее распределение рудной нагрузки (кривые 2 и 3), которые бы компенсировало увеличение тепловых потерь от снижения производительности. Кривые характеризовали величиной среднеквадратичного отклонения. При переходе от 1 ко 2 периоду расход дутья сократили на 8,7% , а от 1 к 3 - на 24% . Благодаря уменьшению давления газа под конусом, перепад давления газа остался на неизменном уровне. Подобранные, исходя из постоянства тепловых потерь, кривые 2 и 3 показали, что неравномерность должна быть понижена соответственно на 16,2 и 41,1% (см. табл. 1). Тогда норма снижения неравномерности распределения рудной нагрузки должна быть в пределах 1,9-1,7% на 1% сокращения расхода дутья.
Известно, что с понижением концентрации кислорода в дутье кинематическая энергия и импульс струи дутья увеличивается благодаря повышению расхода дутья в единицу времени.
Не представляет сложности в этих условиях поддержание верхнего перепада давления в заданных пределах. Однако такой способ снижения интенсивности ограничивается теоретической температурой горения, что вынуждает существенно сократить расход природного газа, что ведет к перерасходу кокса.
При снижении давления газов в печи кинетическая энергия и импульс струи дутья наоборот уменьшаются, что ухудшает газораспределение в горне печи с последующим его загромождением и тяжелой аварией. Закрытие в этих условиях части фурм устраняет это отрицательное явление, но значительно ухудшает газораспределение по окружности печи, вызывает неравномерный разгаp кладки и перерасход кокса.
Одновременно снижение давления газов в печи и концентрации кислорода в дутье позволит при определенных соотношениях сохранить параметры истечения дутья и перепады давления газа в оптимальных пределах. Кроме того, требуемое сокращение производительности в этом случае достигается меньшими изменениями давления колошникового газа и концентрации кислорода, чем при раздельном их применении и, следовательно, меньше их отрицательные воздействия на ход плавки. По результатам математического моделирования (табл. 2) концентрацию кислорода необходимо сокращать на 0,6-0,8% на каждый процент уменьшения расхода дутья в единицу времени.
Давление колошникового газа необходимо снизить до уровня, при котором сохраняется степень уравновешивания шихты в верху печи (отношение перепада давления газа на единицу высоты к насыпной массе шихты) на заданном уровне:
ΔP/= ΔPвш, , (1)
где Δ Рв - верхний перепад давления газа, ата;
γ ш - насыпная масса шихты (к/м3), которая равна:
γш= (mА+mо+mр+mк)/(mА/<γ>А+mоо+mрр+mкк),
где mа, mо, mр и mк - соответственно массы агломерата, окатышей, руды и кокса в подаче, кг;
γ а, γо, γр и γ к - соответственно насыпные массы агломерата, окатышей, руды и кокса, кг/м3.
Здесь и далее по тексту параметры без и со штрихом относятся соответственно к обычной и пониженной интенсивностям плавки.
Подобная запись выражения [1] с использованием известной зависимости Дарси-Вейсбаха:
(λʹ·(Q)2·γг·Θʹ)/(P)= (λ·Q2г·γг·Θ)/(P·γш), (2)
где λ - коэффициент сопротивления, являющийся функцией критерия Рейнольдса, который по данным Стефановича М. М. , для турбулентного режима движения равен λ= 7,62/ReQ11
Qг - выход колошникового газа (м3/мин);
γг - плотность газа, кг/м3;
Θ - средняя температура газа в верхней части печи (оК), которая равна:
Θ = + 273 = 1396 + tк. г.
Температуру на нижней границе верхней зоны печи приняли 850оС. Это позволяет выразить количество газа через выход колошникового газа, поскольку при температуре ниже 850оС невозможно протекание прямого восстановления и объем газа остается неизменным.
tк.г. - температура колошникового газа, оС;
p - среднее давление газа вверху печи (ата), которое можно заменить без ущерба для точности расчета на давление колошникового газа, поскольку давление газа на участке замера верхнего перепада давления меняется незначительно.
Тогда Plк= Рк(Qгl/Qг)2 ˙(γгlг)˙(γшшl)x
x (Θl/Θ)˙(λl/λ) ;
Выразим: λl/λ= (Qг/Qгl)0,11,
По балансу азота можно записать:
Qг= Qд(1- ω )/N2,
где Qд - расход дутья, м3/мин;
ω - доля кислорода в дутье;
N2 - доля азота в колошниковом газе.
Окончательно получаем:

Расход природного газа сокращают с целью снижения теоретической температуры горения.
Снижение температуры компенсирует влияние давления газов в печи на концентрацию кремния в чугуне. Для сохранения последней на неизменном уровне теоретическая температура горения, согласно статистической обработки производственных данных, снижается на величину, определяемую по эмпирической зависимости
tlт= t т. (Рlд/Pд) 0,2,
где tт - теоретическая температура горения;
Рд - давление дутья, ата.
П р и м е р 1. Доменная печь работает с параметрами, указанными в табл. 2, в колонке с давлением под конусом 2,5 ати. По условиям работы цеха (дефицит кокса, ограничения в зоборе чугуна и др. ) требуется снизить производство на 15-20% . Для этого необходимо снизить расход дутья на 10% . Предварительно снижают неравномерность распределения рудной нагрузки на (1,7-1,9)х10 -19% изменением режима загрузки, подгружая, главным образом, периферийную зону и растягивая рудный гребень по сечению печи. Это позволяет уменьшить тепловые потери через стенку печи и сохранить их удельную величину неизменной при пониженной интенсивности. Затем снижают расход дутья на 10% и одновременно уменьшают давление колошникового газа до величины, определяемой по формуле (3):
, 52(, )3267·(1-0,357)·47,0)] 1,89=
В результате этих воздействий кинетическая энергия дутья возросла на 11% , а импульс струи дутья остался неизменным, что позволило обеспечить нормальную работу горна без закрытия части фурм и не ухудшить газораспределения по окружности печи.
При уменьшении давления газов в печи облегчаются условия восстановления кремния. Чтобы не допустить увеличения его концентрации в чугуне, уменьшают теоретическую температуру горения (путем сокращения расхода природного газа) до уровня tтl= 2066. (2,75/3,80)0,2= 1967оС
При этом соотношение природный газ - технологический кислород увеличится. Однако увеличение разницы в давлении природного газа и дутья будет способствовать лучшему смешиванию его с дутьем и более полному сжиганию в канале фурмы, что улучшить его использование в печи и дополнительно повысит параметры истечения струи дутья и продуктов его сжигания на выходе из фурмы.
Благодаря увеличению равномерности распределения рудной нагрузки по сечению печи повысится использование тепловой и химической энергии газов, сократятся тепловые потери (за счет подгрузки периферийной зоны). Эти факторы наряду с лучшим использованием природного газа и увеличением времени пребывания шихты в печи обеспечивают экономию кокса на 4 кг/т чугуна (или ≈ 0,4 кг/т чугуна на каждый процент снижения интенсивности плавки по дутью). (56) Авторское свидетельство СССР N 827545, кл. C 21 B 5/00, 1981.
Формула изобретения: 1. СПОСОБ ВЕДЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ, включающий загрузку шихты, подачу подогретого обогащенного кислородом дутья и природного газа, контроль и регулирование параметров дутья и колошникового газа, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют контроль и регулирование рудной нагрузки по радиусу печи, при этом при снижении расхода дутья неравномерность распределения рудной нагрузки по радиусу печи уменьшают на 1,7 - 1,9% на каждый 1% снижения расхода дутья, концентрацию кислорода в дутье уменьшают на 0,6% , а давление колошникового газа снижают до величины Pк1, определяемой по формуле
P= P(г)·γш/ , ата
где Qд, Q - соответственно исходный расход дутья и в данный момент времени, м3/мин;
ω , ωʹ - соответственно исходная доля кислорода в дутье и в данный момент времени, % ;
N2, N - соответственно исходная доля азота в колошниковом газе и в данный момент времени, % ;
γг, - соответственно исходная плотность колошникового газа и в данный момент времени, кг/м3;
γш, - соответственно исходная насыпная масса шихты и в данный момент времени, кг/м3;
Pк - исходное давление колошникового газа, ата;
tк , tкʹ - соответственно исходная температура колошникового газа и в данный момент времени, oС.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на каждый 1% снижения расхода дутья снижают расход природного газа, обеспечивая снижение теоретической температуры горения до величины tгʹ определяемой по формуле
tтʹ = tт˙(Pдʹ / Pд)0,2 , oC ,
где tm - исходная теоретическая температура горения, oС;
Pд, P - соответственно исходное давление дутья и в данный момент времени, oС.